Тензодатчик

Тензодатчик - основные сведения

Тензометрический датчик или тензодатчик, предназначается для измерения деформации, тех или иных объектов исследования. Флуктуации геометрических характеристик образца, приводят к изменению, каких-либо физических свойств датчика, которые могут быть замерены. Используются тензодатчики, для измерения: силы, давления, ускорения, перемещения, крутящего момента. Наиболее простыми, являются механические тензодатчики.

Считывание показаний в них, осуществляется со специальной линейки. Также существуют, пьезорезистивные, оптико-поляризационные, волоконно-оптические датчики. Наибольшее распространение получили тензорезистивные датчики. Это связано, с относительной простотой и надёжностью их работы.



Принцип работы тензорезистивного датчика, основывается на законе, который в 1856 году, открыл лорд Кельвин. Он заключается в том, что под действием растягивающего усилия, которое меняет геометрические характеристики проводника, изменяется, его электрическое сопротивление. Это изменение, можно замерить и сопоставить со степенью деформации датчика, которая в свою очередь, может быть сопоставлена со степенью деформации, исследуемого образца.

В состав измерительного моста, как одно из сопротивлений, включён тензодатчик. Производится калибровка моста, при которой сопротивление между контрольными точками, равно нулю. Одна из проводящих ветвей, снабжена тензодатчиком, а другая уравновешена резистором. При изменении физических параметров тензодатчика, его сопротивление изменяется, а сопротивление резистора на свободной ветви, остаётся неизменным. Это приведёт к тому, что изменится напряжение, между контрольными точками. Закон изменения этого напряжения, будет точно сопоставляться, с изменениями физических параметров, воздействующих на объект исследования, на котором установлен тензодатчик. Вплоть до восьмидесятых годов прошлого века, показания обрабатывались, с помощью бумажных самописцев. В настоящее время, используются электронные методы. Сигнал передаётся на компьютер, где его исследуют специальные программы.

Виды тензодатчиков

Существуют различные виды тензодатчиков. Одноточечные датчики, преобразуют механическую деформацию изгиба, в сигнал, который пропорционален, этой деформации. Тензоризисторные, консольные датчики, преобразуют механическую деформацию сдвига, в электрический сигнал, пропорциональный степени этой деформации. Они, представляют, из себя, консольную балку. S-образные датчики, преобразуют в электрический сигнал, механическое усилие, сжатия или растяжения, направленное вдоль оси датчика.

Параметры сигнала, соответствуют величине, приложенной к объекту исследования, силы. Цилиндрические тензорезисторные датчики, осуществляют, преобразование усилия сжатия, в электрический сигнал, пропорциональный энергии сжатия. Эти датчики, в различных источниках, также, называются – шайбами или бочками. Существует ряд направлений, для применения тензорезисторных датчиков. Они используются, для исследования напряжений в строительных конструкциях.

Привариваемые датчики, служат, для контроля за металлическими составляющими, зданий и сооружений. Датчик крепится к объекту исследования, методом точечной сварки. Для защиты, от неблагоприятных факторов внешней среды, он защищается, слоем гарметика. Для защиты от случайного механического разрушения, сверху его прикрывают, металлическим кожухом. В случае невозможности использования, сварки, могут использоваться привинчивающиеся датчики. Также, возможно крепление, с помощью специального клея, на каменные, бетонные, кирпичные и другие подобные поверхности. Тензометрические датчики, используются во всех типах электронных весов, например на бетонных заводах.

В зависимости от конструктивных особенностей и характера, решаемых оборудованием задач, могут применяться все типы датчиков. Используются тензодатчики, также, в системах пожарной и охранной сигнализации и контроля доступа. Датчики измерения моментов, используются в строительной технике, автомобилестроении, на железнодорожном транспорте и в авиации. Для осуществления контроля, за износом оборудования, тензорезисторные датчики служат в машиностроении, металлообработке, сталелитейной промышленности. Датчики S-образного типа, широко применяются в такелажном оборудовании. Они крепятся на металлические тросы, для определения, степени приближения к опасным перегрузкам. Для работ связанных с измерением механических нагрузок, в условиях повышенных или пониженных температур, используются специальные типы тензодатчиков.

Они проходят специальную калибровку, позволяющую учитывать, изменение сопротивления датчика, связанного с изменением температуры и отфильтровывать эти помехи, от истинного сигнала. При работе датчиков при особо высоких температурах или в агрессивных средах, датчики оборудуются защитой. Используются датчики, также, при проведении, неразрушающего контроля за различными изделиями. Высокая точность измерений и низкая себестоимость тензодатчиков, позволяет широко использовать их в космической технике, для оснащения разгонных блоков, ракет-носителей. Небольшая масса тензодатчиков и возможность их установки в труднодоступных местах, позволяет использовать их, также, для оборудования пилотируемых и беспилотных космических кораблей.